Durchflussmessung und -regelung

Diese Regler steuern den Massenstrom, indem sie den Druckabfall (oder Druckverlust) des Gases über ein laminares Strömungselement, auch als laminare Strömungsdrossel bekannt, messen.

Vorteile
• Hohe Genauigkeit bei der Massenstrommessung.
• Schnelle Reaktionszeit, geeignet für dynamische Prozesse.
• Weniger empfindlich gegenüber Temperatur- und Druckschwankungen im Vergleich zu volumetrischen Systemen.

Typische Anwendungen
• Forschungslabors in Chemie oder Physik.
• Prozesssteuerung in der Industrie mit Gasen.
• Kalibrier- und Eichsysteme.

Laminar-Durchflussregler für Flüssigkeiten sind so konzipiert, dass sie eine präzise und stabile Regelung der Volumenstromrate von Flüssigkeiten gewährleisten.
Sie arbeiten nach dem Prinzip der laminaren Strömungsdynamik: Wenn die Flüssigkeit durch ein laminares Strömungselement (in der Regel ein kalibriertes Rohr oder einen Kanal) fließt, entsteht ein Druckabfall zwischen dem Einlass und dem Auslass dieses Elements.
Dieser Druckabfall ist proportional zur Durchflussrate der Flüssigkeit. Durch die Messung dieses Druckabfalls kann der Regler:
• Die Durchflussrate in Echtzeit berechnen
• Die tatsächliche Durchflussrate mit der gewünschten vergleichen
• Ein Ventil oder einen Aktuator aktiv anpassen, um die Ziel-Durchflussrate aufrechtzuerhalten

Durchflussmesser mit variablem Querschnitt (auch als Rotameter bezeichnet), bei denen ein Nadelventil am Einlass oder Auslass hinzugefügt ist. Sie funktionieren, indem ein Schwimmer sich frei in einem konischen Rohr bewegt, wobei die Gleichgewichtshöhe des Schwimmers proportional zur Volumenstromrate ist.

Thermische Massendurchflussregler arbeiten, indem sie die vom strömenden Gas aufgenommene oder abgeführte Wärmemenge messen. Dieses Prinzip basiert auf der spezifischen Wärmekapazität des Gases, also der Energiemenge, die erforderlich ist, um dessen Temperatur zu erhöhen. Durch die Überwachung der Temperaturänderung in einem beheizten Strömungsbereich ermöglichen diese Geräte eine präzise Berechnung und Regelung des Massendurchflusses – unabhängig von Umgebungsdruck oder -temperatur.

Laminare Massendurchflussmesser berechnen den Massendurchfluss, indem sie den Druckabfall über laminare Durchflusselemente messen.
Funktionsprinzip
Diese Durchflussmesser sind mit einem laminar wirkenden Drosselelement ausgestattet, durch das das Fluid im laminaren Strömungszustand fließt. Wenn das Gas dieses Element durchströmt:
• entsteht ein Druckabfall zwischen Ein- und Austritt des laminar durchströmten Elements,
• dieser Druckabfall ist im laminaren Bereich proportional zum Volumenstrom,
• kennt man Temperatur und Druck des Gases, kann der Massendurchfluss genau berechnet werden.
Vorteile
• Sehr hohe Genauigkeit, auch bei niedrigen Durchflüssen,
• Schnelle und lineare Reaktion im laminaren Bereich,
• Geringe Empfindlichkeit gegenüber der Gaszusammensetzung (bei korrekter Kalibrierung).

Ein Rotameter ist ein Messinstrument zur Bestimmung der Durchflussmenge eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas), das durch eine erweiterte senkrechte Leitung strömt (typischerweise ein konusförmiges Rohr). Es funktioniert nach dem Prinzip der variablen Querschnittsfläche, wobei die Position eines Schwimmers im Rohr direkt den Durchfluss anzeigt.
• Einfach, robust und kostengünstig.
• Benötigen keine Stromversorgung (in der mechanischen Ausführung).
• Ideal für geringe Durchflussmengen und feste Installationen.

Thermische Strömungsmesser nutzen die spezifische Wärmekapazität von Gasen zur Messung der Strömungsrate.